Senin, 22 November 2010

Matriks Diagonal, Segitiga, dan Matriks Simetris

Matriks Diagonal
Sebuah matriks bujursangkar yang unsur-unsurnya berada di garis diagonal utama dari matriks bukan nol dan unsur lainnya adalah nol disebut dengan matriks diagonal. Contoh :
\begin{bmatrix}
1 & 0\\
0 & -5\\
\end{bmatrix}
\begin{bmatrix}
1 & 0 & 0\\
0 & -5 & 0\\
0 & 0 & 1\\
\end{bmatrix}
\begin{bmatrix}
1 & 0 & 0 & 0\\
0 & 1 & 0 & 0\\
0 & 0 & 1 & 0\\
0 & 0 & 0 & 1\\
\end{bmatrix}
secara umum matriks n x n bisa ditulis sebagai
\begin{bmatrix}
d_1 & 0 & \cdots & 0\\
0 & d_2 & \cdots & 0\\
\vdots & \vdots &  & \vdots\\
0 & 0 & \cdots & d_n\\
\end{bmatrix}

Matriks diagonal dapat dibalik dengan menggunakan rumus berikut :
D − 1=\begin{bmatrix}
1/d_1 & 0 & \cdots & 0\\
0 & 1/d_2 & \cdots & 0\\
\vdots & \vdots &  & \vdots\\
0 & 0 & \cdots & 1/d_n\\
\end{bmatrix}
DD − 1 = D − 1D = I
jika D adalah matriks diagonal dan k adalah angka yang positif maka
Dk=\begin{bmatrix}
d_1^k & 0 & \cdots & 0\\
0 & d_2^k & \cdots & 0\\
\vdots & \vdots &  & \vdots\\
0 & 0 & \cdots & d_n^k\\
\end{bmatrix}
Contoh :
A=\begin{bmatrix}
1 & 0 & 0\\
0 & -3 & 0\\
0 & 0 & 2\\
\end{bmatrix}
maka
A5=\begin{bmatrix}
1 & 0 & 0\\
0 & -243 & 0\\
0 & 0 & 32\\
\end{bmatrix}

[sunting] Matriks Segitiga
Matriks segitiga adalah matriks persegi yang di bawah atau di atas garis diagonal utama nol. Matriks segitiga bawah adalah matriks persegi yang di bawah garis diagonal utama nol. Matriks segitiga atas adalah matriks persegi yang di atas garis diagonal utama nol.
Matriks segitiga
\begin{bmatrix}
a_{11} & a_{12} & a_{13} & a_{14}\\
0 & a_{22} & a_{23} & a_{24}\\
0 & 0 & a_{33} & a_{34}\\
0 & 0 & 0 & a_{44}\\
\end{bmatrix}
Matriks segitiga bawah
\begin{bmatrix}
a_{11} & 0 & 0 & 0\\
a_{21} & a_{22} & 0 & 0\\
a_{31} & a_{32} & a_{33} & 0\\
a_{41} & a_{42} & a_{43} & a_{44}\\
\end{bmatrix}
Teorema
  • Transpos pada matriks segitiga bawah adalah matriks segitiga atas, dan transpose pada matriks segitiga atas adalah segitiga bawah.
  • Produk pada matriks segitiga bawah adalah matriks segitiga bawah, dan produk pada matriks segitiga atas adalah matriks segitiga atas.
  • Matriks segitiga bisa di-inverse jika hanya jika diagonalnya tidak ada yang nol.
  • Inverse pada matriks segitiga bawah adalah matriks segitiga bawah, dan inverse pada matriks segitiga atas adalah matriks segitiga atas.
Contoh :
Matriks segitiga yang bisa di invers
A =\begin{bmatrix}
1 & 3 & -1\\
0 & 2 & 4\\
0 & 0 & 5\\
\end{bmatrix}
Inversnya adalah
A − 1=\begin{bmatrix}
1 & -3/2 & 7/5\\
0 & 1/2 & -2/5\\
0 & 0 & 1/5\\
\end{bmatrix}
Matriks yang tidak bisa di invers
B =\begin{bmatrix}
3 & -2 & 2\\
0 & 0 & -1\\
0 & 0 & 1\\
\end{bmatrix}

[sunting] Matriks Simetris
Matriks kotak A disebut simetris jika A = AT
Contoh matriks simetris
\begin{bmatrix}
7 & -3 \\
-3 & 5 \\
\end{bmatrix}
\begin{bmatrix}
1 & 4 & 5\\
4 & -3 & 0\\
5 & 0 & 7\\
\end{bmatrix}
Teorema
  • Jika A dan B adalah matriks simetris dengan ukuran yang sama, dan jika k adalah skalar maka
AT adalah simetris A + B dan A - B adalah simetris kA adalah simetris (AB)T = BTAT = BA

Jika A adalah matriks simetris yang bisa di inverse, maka A − 1 adalah matriks simetris.
Asumsikan bahwa A adalah matriks simetris dan bisa di inverse, bahwa A = AT maka :
(A − 1)T = (AT) − 1 = A − 1
Yang mana membuktikan bahwa A − 1 adalah simetris.

Produk AAT dan ATA
(AAT)T = (AT)TAT = AAT dan (ATA)T = AT(AT)T = ATA
Contoh
A adalah matriks 2 X 3
A = \begin{bmatrix}
1 & -2 & 4\\
3 & 0 & -5\\
\end{bmatrix}
lalu
ATA = \begin{bmatrix}
1 & 3 \\
-2 & 0\\
4 & -5 \\
\end{bmatrix}\begin{bmatrix}
1 & -2 & 4\\
3 & 0 & -5\\
\end{bmatrix} = \begin{bmatrix}
10 & -2 & 11\\
-2 & 4 & -8\\
-11 & -8 & 41\\
\end{bmatrix}

AAT = \begin{bmatrix}
1 & -2 & 4\\
3 & 0 & -5\\
\end{bmatrix}\begin{bmatrix}
1 & 3 \\
-2 & 0\\
4 & -5 \\
\end{bmatrix} = \begin{bmatrix}
21 & -17 \\
-17 & 34\\
\end{bmatrix}
Jika A adalah Matriks yang bisa di inverse, maka AAT dan ATA juga bisa di inverse

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar